Objectifs

Les avancées majeures dans l’industrie des télécoms des dix dernières années en micro- et nanofabrication ont permis la miniaturisation extrême de systèmes complexes. Ces travaux ont aussi mené à d’importantes découvertes sur les propriétés des matériaux et sur les phénomènes physiques à petite échelle, permettant de concevoir des systèmes dont les fonctionnalités sont entièrement nouvelles. Dans le domaine biomédical, des analyses biochimiques qui nécessitent normalement l’usage d’équipements volumineux et du personnel spécialisé peuvent maintenant être réalisées avec un minimum d’intervention humaine sur des systèmes miniaturisés à base de technologies bioMEMS (biocapteurs ou laboratoires sur puce). Parallèlement, du côté des soins de santé, un virage stratégique majeur est en cours au niveau mondial vers la médecine dite personnalisée (en anglais: personalized medicine), dont un des axes principaux est le développement de technologies nouvelles capables de dispenser des soins ciblés aux besoins spécifiques d’un individu in situ (au chevet du patient, idéalement à domicile). En plus des améliorations de la qualité des soins, cette nouvelle stratégie aura aussi un impact économique majeur en entrainant une diminution marquée de la dépendance des systèmes de santé publics sur les infrastructures centralisées à forts coûts d’opérations.

Les technologies BioMEMS figurent au premier plan de cette révolution, dont les retombées se feront aussi ressentir dans les domaines connexes de l’environnement et l’industrie pharmaceutique. L’énorme avantage apporté par les technologies miniaturisées est le potentiel de faire ces mesures en temps réel, in situ, et de manière entièrement automatisée. La miniaturisation entraine aussi d’importants défis, riches en potentiel d’innovation : d’une part, la complexité des phénomènes physiques augmente avec l’inverse de la taille, et d’autre part, la fabrication des laboratoires sur puce avancés nécessite l’ingénierie des matériaux au niveau de la nanostructure et l’hybridation de matériaux hétérogènes dans un même système.

Au niveau des technologies de transduction utilisées dans les biocapteurs, une panoplie de principes physiques peut être mise à profit. Le choix d’une technologie optimale dépend autant de l’application visée que des ressources disponibles (expertises et infrastructures). Or, grâce à l’étendue des expertises du LN2 et des moyens à sa disposition, l’axe BioMEMS est en mesure d’attaquer de front plusieurs projets à fort potentiel d’avancement des connaissances.

Bioélectronique

Les méthodes de transduction à base de phénomènes électriques et électroniques sont étudiées, tels les effets thermoélectriques, de transistors à effet de champ, entre autres. 

Biophotonique

Les méthodes de transduction à base de phénomènes photoniques et électro-optiques seront étudiées, telles la fluorescence et la résonance par plasmons de surface, entre autres.

Microsystèmes

Les projets sont orientés vers l’étude des problématiques d’intégration sur puce et d’intégration hybride de technologies de transductions multiples.

Aspects transversaux de biofonctionnalisation de surface

L’axe BioMEMS explore de nouvelles stratégies d’élaboration de nanosystèmes combinant les voies top-down et bottom-up, en s’appuyant sur des mécanismes de fonctionnalisation chimique de surface, des phénomènes d’auto-assemblage collectif et de reconnaissances biomoléculaires. Ces stratégies d’élaboration, reposant sur des savoir-faire en physicochimie des surfaces et en interactions biomoléculaires, peuvent concerner aussi bien la perspective « Above CMOS », que la perspective « Microsystème ».